සෝලිඩ නිර්වාණයක් කුමක්ද? එය පරම්පරික නිර්වාණයක් වෙතින් කෙසේ වෙනස් වේද?

සෘජු තත්ත්ව ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් (SST)

සෘජු තත්ත්ව ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් (SST) යනු නවීන බල ඇලෙක්ට්‍රොනික තාක්ෂණය සහ අර්ධ සන්නායක උපාංග භාවිතා කරමින් වෝල්ටීයතා පරිවර්තනය සහ ශක්ති හුවමාරුව සිදු කරන බල පරිවර්තන උපාංගයකි.

සාමාන්‍ය ට්‍රාන්ස්ෆෝමර වලින් ප්‍රධාන වෙනස්කම්

• වෙනස් ක්‍රියාකාරී මූලධර්ම

• සාමාන්‍ය ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය: විද්‍යුත් චුම්බකනය මත පදනම් වේ. ද්‍රව්‍ය හරයක් හරහා ප්‍රාථමික සහ ද්විතීය රෝල් අතර විද්‍යුත් චුම්බක සබැඳිය හරහා වෝල්ටීයතාව වෙනස් කරයි. මෙය සැබැවින්ම අඩු සංඛ්‍යාත (50/60 Hz) AC ශක්තියේ "චුම්බක-සිට-චුම්බක" සෘජු පරිවර්තනයකි.

• සෘජු තත්ත්ව ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය: බල ඇලෙක්ට්‍රොනික පරිවර්තනය මත පදනම් වේ. ප්‍රථමයෙන් ආදාන AC එක DC එකට (AC-DC) සෘජු කරයි, ඉන්පසු ඉහළ සංඛ්‍යාත අතර ප්‍රතිවිරුද්ධතාව (සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ සංඛ්‍යාත ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් හෝ විද්‍යුත් ධාරිත්‍රක අතර ප්‍රතිවිරුද්ධතාවක් භාවිතා කරමින්) හරහා වෝල්ටීයතාව පරිවර්තනය කරයි (DC-AC-DC හෝ DC-DC අදියර හරහා), අවසානයේ අවශ්‍ය AC හෝ DC වෝල්ටීයතාවට ප්‍රතිලෝම කරයි. මෙම ක්‍රියාවලිය විද්‍යුත් → ඉහළ සංඛ්‍යාත විද්‍යුත් → විද්‍යුත් ලෙස ශක්ති පරිවර්තනය ඇතුළත් කරයි.

• වෙනස් හරයේ ද්‍රව්‍ය

• සාමාන්‍ය ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය: ප්‍රධාන අංග වන්නේ පත්‍රිත සිලිකන් යුත් දැවැන්ත හරයන් සහ දැවැන්ත/ඇලුමිනියම් රෝල් වේ.

• සෘජු තත්ත්ව ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය: ප්‍රධාන අංග අතරට අර්ධ සන්නායක බල ස්විච (උදා: IGBTs, SiC MOSFETs, GaN HEMTs), ඉහළ සංඛ්‍යාත චුම්බක අංග (ඉහළ සංඛ්‍යාත අතර ප්‍රතිවිරුද්ධතාව සඳහා ට්‍රාන්ස්ෆෝමර හෝ ප්‍රේරක), විද්‍යුත් ධාරිත්‍රක සහ ඉහළ පාලන පරිපථ ඇතුළත් වේ.

SST හි මූලික ව්‍යුහය (සරල කළ)

සාමාන්‍යයෙන් SST එකක් ප්‍රධාන බල පරිවර්තන අදියර තුනකින් සමන්විත වේ:

• ආදාන සෘජුකාරී අදියර: ආදාන රේඛීය සංඛ්‍යාත AC වෝල්ටීයතාව (උදා: 50 Hz හෝ 60 Hz) අතරමැදි DC බස් වෝල්ටීයතාවක් බවට පරිවර්තනය කරයි.

• අතර ප්‍රතිවිරුද්ධතා / DC-DC පරිවර්තන අදියර: මූලික අදියරයි. අතරමැදි DC වෝල්ටීයතාව ඉහළ සංඛ්‍යාත AC එකක් (හැතැපුම් කිහිපයක් සිට හැතැපුම් සියයක් දක්වා) බවට පරිවර්තනය කරන අතර, එය ඉහළ සංඛ්‍යාත අතර ප්‍රතිවිරුද්ධතා ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් (රේඛීය සංඛ්‍යාත ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයට වඩා බෙහෙවින් කුඩා සහ සැහැල්ලු වේ) ධාවනය කරයි. ද්විතීය පැත්ත ඉහළ සංඛ්‍යාත AC එක නැවත DC එකට සෘජු කරයි. මෙම අදියර වෝල්ටීයතා පරිවර්තනය සහ ප්‍රධාන ගැල්වැනික් ප්‍රතිවිරුද්ධතාව දෙකම සාක්ෂාත් කරයි. සමහර ව්‍යුහ මෙම අරමුණ සඳහා ඉහළ සංඛ්‍යාත අතර ප්‍රතිවිරුද්ධතා DC-DC පරිවර්තක භාවිතා කරයි.

• ප්‍රතිලෝමන අදියර: වෙන්කළ DC වෝල්ටීයතාව පරිභෝජනය සඳහා අවශ්‍ය රේඛීය සංඛ්‍යාත (හෝ වෙනත් සංඛ්‍යාත) AC වෝල්ටීයතාවට පරිවර්තනය කරයි. DC ප්‍රතිදාන යෙදුම් සඳහා, මෙම අදියර සරල කළ හැකිය හෝ ඉවත් කළ හැකිය.

SST වල ප්‍රධාන ලක්ෂණ සහ වාසි

• සංහත ප්‍රමාණය සහ සැහැල්ලු බර: ඉහළ සංඛ්‍යාත ට්‍රාන්ස්ෆෝමර සඳහා බෙහෙවින් අඩු හරයේ ද්‍රව්‍ය අවශ්‍ය වන අතර, බර දැවැන්ත හරය ඉවත් කරයි. පරිමාව සහ බර සාමාන්‍යයෙන් සමාන හැකියාව ඇති සාමාන්‍ය ට්‍රාන්ස්ෆෝමරවල 30%–50% (හෝ ඊට අඩු) පමණ වේ.

• ඉහළ ශක්ති ඝනත්වය: කුඩා කිරීම හේතුවෙන් ලබා ගනී.

• ඉහළ බල ඝනත්වය: ඒකක පරිමාවක් තුළ ඉහළ බලයක් හසුරුවා ගත හැකිය.

• පුළුල් ආදාන/ප්‍රතිදාන වෝල්ටීයතා පරාසය: ආදාන බල සාධකය සහ ප්‍රතිදාන වෝල්ටීයතාව/තරංවය සකස් කිරීමට ලේසි පාලන උපාය මගින් ස්ථාවර නොවන අලෙවිසුරු ප්‍රතිනැවතුම් මූලාාශ්‍ර (උදා: PV, වැසි) හෝ DC බෙදාහැරීමේ ජාල සම්බන්ධ කිරීම සඳහා SST වලට අදාළ වේ. ඒවා ඉහළ ගුණාත්මකභාවයෙන් යුත්, අඩු විකෘතිකරණයක් ඇති AC ප්‍රතිදානයක් හෝ ස්ථාවර DC ප්‍රතිදානයක් සැපයිය හැකිය.

• නියාමනය කළ හැකි විද්‍යුත් ප්‍රතිවිරුද්ධතාව: මූලික ප්‍රතිවිරුද්ධතාව අධික කරමින්, SST අසාමාන්‍ය ධාරා සීමා කර වඩා හොඳ ජාල ආරක්ෂාව සැපයිය හැකිය.

• ද්වි-දිශාත්මක බල ප්‍රවාහය: ස්වභාවයෙන්ම ද්වි-දිශාත්මක ශක්ති හුවමාරුව සඳහා හැකියාව ඇත, EV V2G (වාහනයේ සිට ජාලයට) සහ ශක්ති ගබඩා පද්ධති වැනි යෙදුම් සඳහා ඉතා

  විශ්වසනීයභාවය පිළිබඳ ගැටළු: සෙමිකන්ඩක්ටර් උපාංග අසාර්ථක වීමේ හැකියා ඇති කොටස් වේ (ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සැතපුම්වල දෘඪභාවයට සාපේක්ෂව), සංකීර්ණ අධික ආරක්ෂණ, තාප කළමනාකරණය සහ ආරක්ෂණ ක්‍රමවේද අවශ්‍ය වේ. ඉහළ සංඛ්‍යාත ස්විචින් විද්‍යුත් චුම්භක අන්තරාය (EMI) හඳුන්වා දිය හැක.

• තාප කළමනාකරණ අභියෝග: ඉහළ බල ඝනත්වය විශාල තාප විසර්ජන අවශ්‍යතා ඇති කරයි, කාර්යක්ෂම සිසිලන විසඳුම් අවශ්‍ය වේ.

• ඉහළ තාක්ෂණික සංකීර්ණත්වය: නිර්මාණ සහ නිෂ්පාදනය බහු-අන්තර්විෂය අංශ අවශ්‍ය කරයි—බල ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්, විද්‍යුත් චුම්භක, ද්‍රව්‍ය විද්‍යාව, පාලන න්‍යාය සහ තාප කළමනාකරණය—ඉහළ ප්‍රවේශ අවහිරතා ඇති කරයි.

• අඩු සම්මතකරණය: තාක්ෂණය දැන් දී සංවර්ධනය වෙමින් පවතී, සහ අදාළ සම්මත සහ පැහැදිලි කිරීම් තවම සම්පූර්ණයෙන් зрළු හෝ ඒකාබද්ධ නොවේ.

SST වල යෙදුම් අවස්ථා (වර්තමාන සහ අනාගත)

• අනාගත ස්මාර්ට් ජාල: බෙදාහැරීමේ ජාල (පෝල මත ඇති ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම), මයික්‍රෝග්‍රිඩ් (AC/DC හයිබ්‍රිඩ් මයික්‍රෝග්‍රිඩ් සම්බන්ධතාව සැලසීම), බල රවුටර්.

• විදුලිකරණය කළ ගමන් මාර්ග: අති වේගී EV ආරෝපණ ස්ථාන, විදුලිකරණය කළ දුම්රිය ඇදීමේ බල සැපයුම (විශේෂයෙන් මධ්‍යම- සහ අඩු-වෝල්ටීයතා යෙදුම් වලදී).

• නවීකරණය වන ශක්ති ඒකාබද්ධ කිරීම: වාතය සහ සූර්ය බලය ජාලයට සම්බන්ධ කිරීම සඳහා කාර්යක්ෂම, බුද්ධිමත් අතුරුමුහුණතක් ලෙස (විශේෂයෙන් මධ්‍යම-වෝල්ටීයතා සෘජු සම්බන්ධතාව සඳහා සුදුසුය).

• දත්ත කේන්ද්‍ර: සාම්ප්‍රදායික UPS ඉදිරිපස ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම සඳහා කුඩා, කාර්යක්ෂම සහ බුද්ධිමත් බල පරිවර්තන නෝඩ් ලෙස.

• විශේෂ කර්මාන්ත යෙදුම්: ඉහළ පාලනය, ඉහළ ගුණාත්මක බලය, අවකාශ සීමාවන් හෝ නිතර බල පරිවර්තන අවශ්‍ය අවස්ථා.

සාරාංශය

ඝන තත්ත්ව ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය (SST) යනු ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් තාක්ෂණයේ විප්ලවීය දිශාවකි. බල ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් සහ ඉහළ සංඛ්‍යාත අඩු කිරීම භාවිතා කරමින්, SST සාම්ප්‍රදායික ට්‍රාන්ස්ෆෝමර්වල භෞතික සීමාවන් ජය ගන්නා අතර, කුඩා කිරීම, සැහැල්ලු නිර්මාණය, බුද්ධිමත් භාවය සහ බහුකාර්යතාව ලබා දෙයි. ඉහළ පිරිවැය, විශ්වසනීයභාවය පිළිබඳ ගැටළු සහ තාක්ෂණික සංකීර්ණත්වය වර්තමානයේ පරිමාණයෙන් යුතු භාවිතය සීමා කරන නමුත්, සෙමිකන්ඩක්ටර් තාක්ෂණයේ (විශේෂයෙන් SiC සහ GaN වැනි පළල් පටි උපාංග) දිගටම ප්‍රගතිය, චුම්භක ද්‍රව්‍ය සහ පාලන ඇල්ගොරිතම ඉදිරියට යයි. SST වැඩි වශයෙන් ආචරණීය, කාර්යක්ෂම සහ බුද්ධිමත් අනාගත ශක්ති පද්ධති ගොඩනැගීමේ දී ප්‍රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරනු ඇත්තේ, ඉහළ වටිනාකම් ඇති, විශේෂිත යෙදුම් වලදී ක්‍රමයෙන් සාම්ප්‍රදායික ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ප්‍රතිස්ථාපනය කරමින් ය.